Kredit obrázku: Raysonho @ Plánovač otevřené sítě / Grid Engine, YagiAnténa, CC0 1.0
Body za diskusi
- Úvod
- Použití antény Yagi uda
- Prvky typické antény Yagi Uda
- Konstrukce antény Yagi uda
- Design antény Yagi Uda
- Yagi uda anténní vyzařovací diagram
- Několik matematických problémů souvisejících s anténou Yagi-Uda
Úvod
Abychom mohli definovat anténu Yagi-Uda, měli bychom znát správnou definici antény. Podle standardních definic antén IEEE „Anténa je prostředek pro vyzařování nebo příjem rádiových vln“.
Anténa yagi-uda je v podstatě řada přímých dipólů s napájecím prvkem a dalšími parazitickými prvky. Lze jej popsat jako pole end-fire, což znamená, že pole je sada interně připojených antén a celková jednotka funguje jako jediná anténa.
Kresba typické Yagi antény,
Image Credit - Neznámý autor Neznámý autor, TV anténa Yagi 1954, označeno jako public domain, více podrobností o Wikimedia Commons
Anténa Yagi Uda je velmi realistická anténa pro vysokofrekvenční doménu, protože pracuje ve vysokofrekvenčním poli až po ultravysokofrekvenční doménu.
Profesor S. Uda a profesor H. Yagi z Tohoku Imperial University v Japonsku poprvé popsali tento typ provozu antény. Anténa je často přerušována jako „Yagi Antenna“.
Co je rohová anténa? Překontrolovat zde!
Použití antény yagi uda || Aplikace antény yagi uda
Yagi anténa je jednou z široce používaných antén. To bylo používáno jako televizní antény na nespočet domů díky jeho vysoké směrovosti. Mnoho čtenářů by to poznalo jen při pohledu na obrázek. Má uplatnění v amatérských rádiích, v polích RADARŮ, v satelitech a RFID aplikacích.
Moderní vysokofrekvenční anténa yagi-Uda, používaná pro televizi,
Zdroj obrázku - Tennen-Gas, UHF TV anténa 001, CC BY-SA 3.0
Prvky typické antény Yagi Uda
Jak již bylo řečeno, typická anténa Yagi Uda je řada malých antén a má jeden prvek pro napájení energií a další jsou parazitní.
Nejpoužívanějším napájecím prvkem antény yagi uda je složený dipól. Radiátor je speciálně konstruován pro provoz koncového požárního pole. Parazitické prvky na předním paprsku fungují jako ředitelé a kousky na zadním paprsku působí jako odrazky. Tím je anténa dokončena.
Tenké tyče jsou zarovnány na příčníku s jejich středy. K dispozici je jeden poháněný prvek, několik parazitických prvků, reflektor a jeden nebo více ředitelů. Jak název napovídá, parazitické prvky nejsou fyzicky spojeny s transceiverem a fungují jako pasivní zářiče. Vyzařují rádiové vlny, což dále ovlivňuje radiační vzorec. Vzdálenost mezi dvěma tyčemi závisí na vlnové délce signálu. Vzdálenost se obvykle mění z jedné desetiny na čtvrtinu vlnové délky.
Velikost ředitelů je obecně menší než poháněný prvek, což je také stručnější než reflektor.
Zisk antény yagi uda závisí na počtu přítomných parazitických prvků. Zvýšení počtu parazitických prvků zvyšuje celkový zisk antény. Proto je v anténě yagi-uda mnoho ředitelů. Protože reflektor má zanedbatelný vliv na zisk antény, je v anténě pouze jeden reflektor.
Konstrukce antény Yagi uda
Budeme diskutovat o konstrukci několika částí antény yagi uda. V sázce jsou - Driven element, Director a Reflector.
- Ředitel školy: Je to nejkratší prvek antény yagi uda. Tato část je zaměřena na přijímající zdroj. Délka detektorů závisí na vzdálenosti mezi detaily a vlnové délce signálů. Zisk antény yagi uda má vztah k délce antény. Délka antény se také zvyšuje zvýšením počtu ředitelů.
- Řízený prvek: Je to prvek, který má zdroj energie. Vysílač je s tímto prvkem spojen prostřednictvím napájecího bodu. Bod posuvu obvykle leží ve středu součásti. Délka části je polovina vlnové délky.
- Reflektory: Jedná se o jednu jednotku a zkonstruovanou na konci anténního pole hned za poháněným prvkem. Má nejvyšší délku mezi parazitickými prvky. Vzdálenost reflektoru závisí na vlnové délce, šířce paprsku a zisku antény yagi uda. Rezonanční frekvence reflektoru je obecně nižší.
Jak jsou přenosové linky spojeny s anténami? Vědět - klikněte zde!
Práce s anténou yagi uda
Pojďme upozornit na provoz a fungování antény yagi uda. Předpokládejme typickou anténu yagi uda s reflektorem, s poháněným prvkem a jediným směrovačem.
Jak již bylo řečeno, délka hnacího prvku je polovina dipólu a je přímo spojena s elektrickou energií. Napájí celou anténu, protože má napájecí bod, a všechny ostatní parazitní prvky jsou interně spojeny s tímto prvkem.
Nyní předpokládejme, že parazitní prvky (reflektory i direktory) jsou obecným dipólovým prvkem měřitelného průměru a jsou napájeny uprostřed zkratem. Teorie přenosového vedení říká, že je povolen zkrat, aby odrážel výkon při 180 stupních.
Části typické antény yagi-uda,
A - Driven Element, R - Reflector, D - Director,
Image Credit - Sankeytm, Yagi 3 prvek, CC BY-SA 3.0
Činnost tedy může být navržena jako směšování dipólového prvku přijímače energie, který přijímá energii a odesílá do odpovídající zátěže, a dipólového prvku vysílače výkonu, který přenáší energii do pole antény.
Nyní, v okamžiku, pokud je přijímaný a vysílaný výkon vzájemně fázově posunutý o 180 stupňů, výsledkem bude nulové napětí. To znamená zkrat v dioda v místě podávání. To je důvod, proč je vyzařovaný výkon v 180 stupních vyfázován s dopadajícími vlnami.
Parazitické prvky v anténě jsou kratší než ½λ. Reflektor je delší než ½λ a obecně zaostává za fází napětí naprázdno. Příchozí signál generuje napětí. Režisér je také kratší než ½λ. Zpožďuje napětí, které má proud.
Design antény Yagi Uda
Na rozdíl od klaksonové antény neexistují žádná tvrdá a rychlá pravidla pro konstrukci antény yagi-uda. Existují některé kritické fyzikální parametry, které tomu odolávají. Některé parametry jsou následující -
- "Délka prvku a vzdálenost mezi nimi."
- Měření tyčí nebo průměr tyčí.
- Některé kritické parametry jako - Zisk a vstupní odpor.
Existují však některé metody pro analýzu a výpočet k získání požadovaných výsledků. U antény yagi uda s n-prvkem je třeba zvážit počet parametrů 2n-1.
Analýza rozložení proudu se provádí řešením „Hallenovy integrální rovnice“. Zohledněn je i předpoklad klasické stojaté vlny a stav ostatních vodičů. The analytická metoda je komplikovaný a vyžaduje přesné výsledky, i když k jeho dokončení jsou nutné některé zásadní aproximace.
Navržené antény procházejí metodami pokus-omyl, aby se dále upravovaly. Někdy, anténa začíná designem a po určitých úpravách v procesu skončí s jiným. V dnešní době počítačová simulace pomáhá návrhářům/inženýrům zkontrolovat výsledek.
Vyzařovací diagram antény Yagi Uda
Radiační vzor je úhlová závislost síly rádiových vln z jakéhokoli elektromagnetického zdroje. Níže uvedený obrázek ukazuje vyzařovací diagram antény yagi uda.
Výhody antény yagi uda || Nevýhody antény yagi uda
Anténa Yagi uda má své výhody i nevýhody. Není však pochyb o tom, že tato anténa provedla některé drastické změny v oblasti komerčních antén. Má velkou popularitu jako televizní antény díky své velké šířce pásma. Pojďme diskutovat o některých jeho výhodách.
Výhody antény yagi uda
- Anténa Yagi uda má slušný zisk 7 dB, což je pro její aplikace dostatečné.
- Anténní pole Yagi uda je směrový typ antény.
- Tento typ antén je vhodný pro aplikace ve vysokofrekvenčním až ultravysokofrekvenčním rozsahu.
- Tyto antény mají nastavitelný poměr od do ack.
Pojďme diskutovat o některých nevýhodách antény yagi uda.
Nevýhody antény yagi uda
- Ačkoli jsou aplikace antén yagi uda vhodné pro zisk antény, zisk není ve srovnání s jinými typy antén příliš vysoký.
- Navrhování vyžaduje velký počet prvků.
- Jakékoli poškození parazitních prvků vede k nefunkčnosti celé antény.
- Velikost je poměrně velká, proto dnes antény lidé nepoužívají.
Několik matematických problémů souvisejících s anténou Yagi Uda
1. Navrhněte anténu yagi uda s následujícími specifikacemi. Směrovost: Relativní k ½λ dipólu a umístěná na stejné úrovni. Velikost: 9.2 dB. f0 = 50.1 MHz. Požadovaný průměr parazitických tyčí: 2.54 cm. Požadovaný průměr kovového nosného výložníku: 5.1 cm. Zjistěte mezery mezi prvky, délky a délku celého pole.
Řešení:
Pracovní frekvence je uvedena jako 50.1 MHz. Vlnová délka je λ = 5.988 XNUMX m.
Požadovaný průměr parazitických tyčí je uveden jako d = 2.54 cm.
Proto d / λ = 2.54 / 598.8
Nebo d / λ = 4.24 x 10-3
Požadovaný průměr kovového nosného výložníku je uveden jako D = 5.1 cm.
Proto D / λ = 5.1 / 598.8
Nebo D / λ = 8.52 x 10-3
Musíme použít graf, který nám dává „optimalizované nekomprimované délky parazitických prvků antény yagi-uda“. Pomocí této tabulky můžeme pochopit, že požadované anténní pole by mělo celkem pět prvků (jeden poháněný prvek, jeden reflektor a tři směrovače).
Druhý sloupec grafu nám dává optimální nekomprimovanou délku pro hodnotu d / λ = 0.0085.
l1 = 0.482 λ
l3 = 0.428 λ
l4 = 0.424 λ
l5 = 0.428 λ
Celková délka antény bude L = (0.6 + 0.2) λ = 0.8λ. Rozteč nebo vzdálenost mezi parazitickými režiséry bude 0.2λ a vzdálenost reflektoru bude stejná jako 0.2λ.
Ahoj, jsem Sudipta Roy. Udělal jsem B. Tech v elektronice. Jsem nadšenec do elektroniky a v současnosti se věnuji oboru Elektronika a komunikace. Mám velký zájem o objevování moderních technologií, jako je AI a strojové učení. Moje práce se věnují poskytování přesných a aktualizovaných údajů všem studentům. Pomáhat někomu při získávání znalostí mi přináší nesmírnou radost.
Spojme se přes LinkedIn –
